論文の概要: A unifying framework for differentially private quantum algorithms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.04733v1
- Date: Mon, 10 Jul 2023 17:44:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-11 12:14:03.091261
- Title: A unifying framework for differentially private quantum algorithms
- Title（参考訳）: 微分プライベート量子アルゴリズムのための統一フレームワーク
- Authors: Armando Angrisani, Mina Doosti and Elham Kashefi
- Abstract要約: 本稿では、近隣の量子状態の新規で一般的な定義を提案する。
この定義が量子符号化の基盤となる構造を捉えることを実証する。
また、入力状態のコピーを複数用意した代替設定についても検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Differential privacy is a widely used notion of security that enables the
processing of sensitive information. In short, differentially private
algorithms map "neighbouring" inputs to close output distributions. Prior work
proposed several quantum extensions of differential privacy, each of them built
on substantially different notions of neighbouring quantum states. In this
paper, we propose a novel and general definition of neighbouring quantum
states. We demonstrate that this definition captures the underlying structure
of quantum encodings and can be used to provide exponentially tighter privacy
guarantees for quantum measurements. Our approach combines the addition of
classical and quantum noise and is motivated by the noisy nature of near-term
quantum devices. Moreover, we also investigate an alternative setting where we
are provided with multiple copies of the input state. In this case,
differential privacy can be ensured with little loss in accuracy combining
concentration of measure and noise-adding mechanisms. En route, we prove the
advanced joint convexity of the quantum hockey-stick divergence and we
demonstrate how this result can be applied to quantum differential privacy.
Finally, we complement our theoretical findings with an empirical estimation of
the certified adversarial robustness ensured by differentially private
measurements.
- Abstract（参考訳）: 微分プライバシーは、機密情報の処理を可能にするセキュリティの概念として広く使われている。
簡単に言えば、微分プライベートアルゴリズムは入力を「隣り合う」出力分布にマッピングする。
先行研究は微分プライバシーのいくつかの量子拡張を提案し、それぞれが隣接する量子状態の実質的に異なる概念に基づいて構築された。
本稿では,隣接する量子状態の新規で一般的な定義を提案する。
この定義は量子エンコーディングの基盤となる構造を捉え、量子測定に対するより厳密なプライバシー保証を提供するために使用できる。
我々のアプローチは古典的および量子的ノイズの付加と組み合わせ、短期量子デバイスのノイズの性質によって動機づけられる。
さらに、入力状態の複数のコピーが提供される代替設定についても検討する。
この場合、差分プライバシーは測定濃度と雑音付加機構を組み合わせた精度の低下が少なく確保できる。
その過程で、量子ホッケースティックの分岐の高度な結合凸性を証明し、この結果を量子微分プライバシーに適用する方法を実証する。
最後に,我々の理論的な知見を,差分私的測定によって保証された正反対の頑健性の実証的評価で補完する。
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